HVORDAN VELG RIKTIG UV-DESINFEKSJONSSYSTEM FOR RESIRKULERING AV AKVABRUKSYSTEMER (RAS)
Akvakultur er den raskest voksende matproduksjonssektoren i verden ifølge rapporten fra FNs mat- og landbruksorganisasjon (FAO). FAOs rapport slår fast at innen 2030 vil verden spise 20 prosent mer fisk enn i 2016. Da anslås akvakulturproduksjonen å nå 109 millioner tonn, som er en vekstrate på 37 prosent sammenlignet med 2016.
Dette vil føre til et voksende landbasert akvakultur, inkludert oppdrett i resirkulerende akvakultursystemer (RAS). RAS vil spille en enda større rolle i fremtidens akvakultur ettersom den er i stand til å:
· Minimer truslene om rømming av kulturfisk
· Forbedre kontrollen av sykdommer og parasitter
· Lage bedre styring av vannkvaliteten (temperatur, oksygenhastighet, næringsstoff og suspendert faststoffinnhold)
·Forbedre kontrollen av næringsutslipp i miljøet
Fisk som vokser i kontrollerte miljøer i kar, ofte med høy tetthet, stiller høye krav til kvaliteten på vannet og utstyrets ytelse.
I resirkulerende akvakultursystemer (RAS) er mikrobiologisk sikkerhet for inntaksvannet avgjørende for å garantere at ingen sykdommer introduseres i det kontrollerte miljøet, da det utgjør en enorm trussel mot den høyt verdsatte produksjonen som kan føre til betydelige økonomiske tap. En vanlig desinfeksjonsmetode for å beskytte inntaksvannforsyningen er ultrafiolett (UV) desinfeksjon, på grunn av dets mange fordeler.
Her er fem nøkkelfaktorer for å hjelpe deg med å velge riktig UV-desinfeksjonssystem
1. Sikre tilstrekkelig forfiltrering før UV-behandlingen
UV-desinfeksjon er en ekstremt effektiv metode mot sykdomsfremkallende mikroorganismer. Imidlertid krever UV i mange tilfeller tilstrekkelig forhåndsfiltrering før UV-behandlingen, for å filtrere ut større partikler og faste stoffer som kan skape en skyggeeffekt (skjerming) for de potensielt skadelige mikroorganismene, og hindre dem i å motta nødvendig UVC-lyseksponering.
Riktig forfiltreringsmetode og maske-/porestørrelse er avhengig av mange faktorer som strømningshastigheten, antall suspenderte stoffer, typen inntaksvann og UV-transmittansen. UV-transmittans (UVT) beskriver effektiviteten til UV-desinfeksjon, ved å måle prosentandelen av lys som passerer gjennom en vannprøve (ofte 10 mm) ved bølgelengden 254 nm.
UVT kan variere betydelig mellom sjøvann, brakkvann, ferskvann og plassering av inntaket. Som et eksempel er overflatevann farget av humusstoffer mange steder i Skottland og Norge. En UVT-verdi under 60 % er ikke uvanlig for inntaksvannet, noe som betyr at UVT i RAS blir enda lavere.
Bakterier og virus varierer også i størrelse, noe som må tas i betraktning ved utforming av forfiltrering. Spesielt i lakseoppdrett har det vært en økende etterspørsel etter ultrafiltreringssystemer (UF) da det er i stand til å fjerne bakterier og virus fra vannet opp til 4log (virusfjerning). UV-behandling og ultrafiltrering kombinert er i stand til å skape den såkalte "dobbeltbarrieren" mot sykdommene ettersom de utfyller hverandre.
Retningslinjer fra Veterinærinstituttet anbefaler som et minimum at< 300="" µm="" filtrering/screening="" bør="" påføres="" før="" uv-behandling.="" den="" generelle="" tommelfingerregelen="" er="" imidlertid="" fortsatt="" å="" ha="" en="" forfiltrering="" ned="" til="" 40="" mikron="" og="" 3="" ntu="" i="">
2. Riktig dimensjonering av inntaks UV-systemet
Riktig dimensjonering av UV-systemet er den viktigste faktoren for å gi en beskyttende 'brannmur' mot mikroorganismer i inntaksvannbehandlingssystemet. Riktig dimensjonering involverer flere faktorer, inkludert en korrekt anvendt UV-dose, lampeteknologi, hydraulisk effektivitet av UV-systemet og dets godkjenninger for bruk i akvakulturinntak.
Hvordan påføre riktig UV-dose
UV-bestråling inaktiverer mikroorganismer ved å skade deres DNA og RNA, noe som hindrer dem i å reprodusere seg og forårsake infeksjon. Inaktiveringsevnen til mikroorganismer ved UV er avhengig av den påførte UV-dosen (også kalt fluens), vanligvis som mJ/cm2 eller J/m2, som er produktet av UV-lysintensitet, oppholdstid og UV-transmittans gjennom vann. DNA-absorbansen er høy mellom et bakteriedrepende område på 200 – 300 nm, noe som vil resultere i en effektiv desinfeksjon primært ved 254 nm.
Det er mekanismer i cellene som reparerer skader på DNA/RNA. Jo lavere UV-dose som brukes for en mikroorganisme, desto høyere er muligheten for fotoreaktivering (lyskatalysert reparasjon) og reparasjonsmekanismer for mørke rom. Forskning har imidlertid vist at det nesten ikke er noe potensial for fotoreaktivering over en UV-dose på 15 mJ/cm2 ved å bruke noen vanlige UV-lampeteknologier.
Det er avgjørende å forstå mål-UV-dosen, for å effektivt desinfisere det innkommende vannet til gården. Generelt er bakterier mer følsomme for UV-lys enn de fleste andre virus. Som et eksempel, i laksefiskindustrien er de mest målrettede mikroorganismene med en reduksjon på minimum 3 log (99,9 %):
· Infeksiøs pankreasnekrosevirus (IPNV)
·Aeromonas salmonicida
·Vibrio anguillarum
· Infeksiøs lakseanemivirus (ISAV)
·Vibrio salmonicida
·Yersinia ruckeri
IPNV er også et av de mest UV-resistente virusene som er rapportert i vitenskapelig litteratur, og krever en UV-dose på minimum 246 mJ/cm2.
Hvordan velge den beste lampeteknologien for inntaksvannets UV-system
UV-systemer basert på amalgam lavtrykk høyeffekt UV-lamper (LPHO) gir monokromatisk UV-bestråling ved 253,7 nm, noe som gjør dem til de mest brukte systemene for desinfeksjon i akvakultur. UV-bestråling basert på lavtrykkslampeteknologi kan også brukes for å ødelegge ozonrester. Ozonrester ødelegges med UV-lys mellom bølgelengdene 250 – 260 nm.
UV-systemer basert på middels trykklampeteknologi som leverer UV-lys ved et bredere spekter (200 – 400 nm) er også tilgjengelige, men ikke så ofte brukt til desinfeksjon i landbasert akvakultur på grunn av deres høyere driftskostnader ved kontinuerlig drift.
Sammenlignet med amalgam lavtrykks høyeffektslamper (LPHO), bruker mellomtrykkslampene (MP) mer elektrisk energi per enhet bakteriedrepende lyseffekt enn LPHO-lamper som krever 2-3 ganger mer strøm. MP-lamper konverterer vanligvis bare opptil 15 % av input-watt til brukbare UV-C-watt, mens lavtrykkslamper kan være opptil 40 % effektive. I tillegg kan den høyere driftstemperaturen til MP-lamper (opptil 900°C) øke begroingen av kvartshylsene. Dette øker behovet for hylserengjøring, noe som resulterer i en høyere frekvens for utskifting av tilsmussede komponenter som lampehylser og sensorvinduer.
UV-systemer basert på MP-lampeteknologi har sine fordeler når applikasjonen krever høy UV-intensitet i et lite fotavtrykk. Det beste eksemplet er en brønnbåtinstallasjon, samt andre applikasjoner der installasjonsplassen er svært begrenset, og kontinuerlig drift ikke er nødvendig.
Beslutningen om å bruke et UV-system basert på en spesifikk UV-lampeteknologi bør være drevet av drifts- og designfordeler, med tanke på UV-lampens egenskaper og spesielt stedspesifikke forhold.
Sikre optimal hydraulisk effektivitet av UV-systemet
Hydraulisk effektivitet betyr optimal og lik UV-eksponering av alle mulige patogener som passerer gjennom kammeret med et minimalt trykkfall.
Problemer med å oppnå jevn blanding av vannet er ofte et resultat av ikke-optimaliserte strømningshastigheter i hele UV-reaktoren forårsaket av feil reaktorkonfigurasjon, og en UV-lampekonfigurasjon som ikke samsvarer med vannets egenskaper. Som et eksempel vil en UV-lampe anordnet på tvers av innløpsstrømmen resultere i en meget kort retensjonstid på begge sider av UV-lampen og nær sidene av reaktorveggen.
UV-lamper anordnet parallelt med innløpsstrømmen gir en utvidet retensjonstid, noe som resulterer i en jevnere fordeling av strømmen, noe som fører til jevn dosefordeling som resulterer i nær ideell ytelse.
Den ensartede blandingen for å øke UV-dosen ytterligere forsterkes ofte ved å bruke interne ledeplater. Den endelige hydrauliske oppførselen til vannet i UV-reaktoren analyseres ved å bruke Computational Fluid Dynamics (CFD-analyse), som vist på bildet ovenfor.
For å oppsummere, vil den totale UV-dosen som leveres av de forskjellige reaktorkonfigurasjonene og ytelsesforholdene svinge på grunn av forskjellige vann-UV-transmittanser og strømningshastigheter samt varierende UV-lampeintensitet.
Anskaffelse av akvakulturspesifikk UV-systemgodkjenning
Siden det er mange UV-systemprodusenter i verden, blir sertifikater levert av pålitelige selskaper aktuelle for å sikre gyldigheten til produsentens produkter.
AGUA TOPONE er offisielt godkjent av Veterinærinstituttet (NVI). NVI er et biomedisinsk forskningsinstitutt og nasjonalt ledende kompetansesenter innen biosikkerhet for fisk og landdyr.
I tillegg er teknologien verifisert for vannbehandling, gjennom EUs program for miljøteknologiverifisering (ETV). ETV er en validering som verifiserer teknologier gjennom kvalifiserte tredjeparter, ved å bruke testresultater for å sikre at miljøteknologiens ytelse er vitenskapelig verifisert.
3. Driftsoptimalisering av UV-desinfeksjonssystemet
Å se på driftsoptimalisering av UV-desinfeksjonssystemet er fordelaktig for flere faktorer som kostnadseffektivitet, tidsbesparelse og økt sikkerhet.
Et viktig økonomisk aspekt er å se på hvordan UV-systemet kan kjøres på en energieffektiv måte samtidig som det nødvendige UV-dosenivået opprettholdes. UV-systemet skal kjøres basert på innkommende vannstrøm og målrettet UV-dose. For eksempel, hvis strømningshastigheten ikke er på topp, bør UV-systemet være i stand til å dimme lampene for å spare energi og samtidig opprettholde den målrettede UV-dosen, en funksjon også kjent som "dosestimulering". I tillegg skal den kunne gi signal til strømningsreléet for å stoppe strømmen i feiltilfeller.
I henhold til NVI-godkjenningen er det påbudt å koble strømningsreléet til en ventil eller lignende enhet som styrer vannstrømmen gjennom UV-enheten.
Hvordan overvåke ytelsen til UV-desinfeksjonssystemet
UV-systemet må være utstyrt med et skikkelig overvåkingssystem for å kunne overvåke status inne i reaktoren. UV-intensitet, strømningshastighet, lampedriftstimer, UV-dose, individuell UV-lampeytelse og kammertemperatur bør overvåkes kontinuerlig av systemets PLS. I tillegg bør følgende data holdes i en logg som et minimum:
·Dato og tid
·Temperatur
·Bestrålingsverdi
·UV dose
·Nåværende flyt
·Maksimal tillatt flyt
·UV dose settpunkt
Ytelsespåvirkningen til et automatisk tørkesystem i et UV-desinfeksjonssystem
Som nevnt tidligere kan egenskapene til innkommende vann variere betydelig. UV-systemet vil miste sin optimale desinfeksjonsevne dersom det er avleiringer på kvartshylsene som beskytter UV-lampene.
Det finnes ulike typer begroing avhengig av kilden til vannet. Generelt er et avansert og robust automatisk viskersystem effektivt mot selv den mest seige skalering uten behov for CIP (clean-in-place) kjemisk rengjøring. Dette fører til eliminering av håndtering av farlige kjemikalier, ekstra utgifter, nedetid og driftskostnader samtidig som systemet holdes i gang.
Hvordan velge riktig materiale for en UV-reaktor og kontrollskap
Avhengig av kilden til inntaksvann, kan miljøet være svært etsende på grunn av saltvann eller luftfuktighet. Dette kan være en utfordrende setting for ofte brukte materialer i UV-reaktorer og kontrollskap.
AGUA TOPONE har utviklet UV-stabilisert polypropylen (PP), som er motstandsdyktig materiale for varmt sjøvann på grunn av sin ikke-korrosive konstruksjon. For bruk i kaldt sjøvann og ferskvann er AGUA TOPONE laget av innvendig og utvendig elektropolert SS316L. Dette sikrer økt korrosjonsmotstand på utsiden, og økt UV-lysytelse på grunn av intern refleksjon på innsiden.
Alle styreskap er bygget av glassfiberforsterket plast (GFRP) med passiv eller aktiv kjøling, noe som gjør at innsiden av skapene beskyttes mot eksterne faktorer.
4.Vedlikehold av UV-desinfeksjonssystemet
Effektiv UV-desinfeksjon krever planlagt vedlikehold av UV-systemet. Vedlikeholdsfrekvensen varierer mye mellom de ulike produsentene, avhengig av strømforsyning, robusthet og pålitelighet til systemet.
Alle AGUA TOPONEUV-systemer er designet for å kreve et absolutt minimum av vedlikehold, ved bruk av robuste og holdbare komponenter som gir eksepsjonell betjeningskomfort. Tiår med forskning, utvikling og innovasjon har gjort det mulig å gi våre kunder pålitelige systemer som er rimelige å installere og drifte, samt tilstrekkelig vedlikeholdsfrie til å kunne brukes av ikke-spesialister.
5.Riktig kommunikasjon mellom produsent og sluttkunde
Sist men ikke minst, viktigheten av riktig kommunikasjon mellom UV-systemprodusenten og RAS-systemoperatøren kan ikke undervurderes.
Å velge en leverandør med full teknisk støtte er ekstremt kritisk i nødstilfeller, hvor rask driftsstøtte er nødvendig. Dette understreker behovet for 24-timers support med tekniske ingeniører klare til å hjelpe uansett tidssone.
AGUA TOPONE er en produsent av UV-desinfeksjonssystem som gir sine kunder omfattende støtte gjennom hele prosessen, fra å stille krav til den pågående driftsprosessen. Vårt ansvar stopper ikke så snart systemet er sendt.
Ta gjerne kontakt med oss dersom du ønsker mer informasjon om hvordan vi kan hjelpe deg.
